JP6339470B2 - Ｌｅｄ照明装置およびｌｅｄ点灯装置 - Google Patents
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Description
本発明は、簡易な保護回路により短絡または断線故障を検出し、正常なＬＥＤモジュールの損傷を回避することができるＬＥＤ照明装置およびＬＥＤ点灯装置に関する。
近年、発光部をＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）に代替した照明装置が多数提案されている。多数のＬＥＤ素子を集積して大光量化したＬＥＤ照明装置も提案されているが、ＬＥＤ素子の順方向電圧が個体差のばらつきや雰囲気温度によって変動し、均一な発光を得られないという課題が知られている。また、ＬＥＤ素子の一部に故障が発生し、他の正常なＬＥＤ素子に最大許容電流を超える電流が流れた場合、正常なＬＥＤ素子が損傷するという課題が知られている。
特許文献１には、ＬＥＤ素子（発光ダイオード）に流れる電流が最大許容電流以下に制限され、外部からの調光信号に応じて全光から消灯までの範囲に亘って調光点灯可能なＬＥＤ点灯装置として、電流検出回路が検出した電流と最大許容電流とを比較する電流比較回路と、外部から調光信号が入力され、その調光信号に応じた所定の直流電圧と電圧検出回路が検出した電圧とを比較する電圧比較回路と、電圧比較回路から出力された比較結果に応じて直流点灯回路から調光信号に応じた所定の直流電圧が出力されるように、電流比較回路から出力された比較結果において発光ダイオードに流れる電流が最大許容電流以上であるときには調光信号に応じた所定の直流電圧を低減するように直流点灯回路を制御する制御手段を具備するＬＥＤ点灯装置が開示されている。
大光量のＬＥＤ照明装置を実現する方式として、Ｎ個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤモジュールを複数並列に接続することが行われている。かかる方式で電力を一括供給すると、ＬＥＤ素子の一部が短絡または断線故障した場合に負荷の状態が大きく変化し、電流値が異常値を示し、全てのＬＥＤモジュールの故障を誘発するおそれがあるという構造上の課題があった。
電源をモジュール数と同数設け、モジュール単位で電流値を制御することも考えられるが、高コストになるという課題がある。簡易な回路構成で、各ＬＥＤモジュールの保護を実現するＬＥＤ照明装置およびＬＥＤ点灯装置を提供することも解決すべき課題である。
また、発光部が水中にある水中集魚灯においては、簡易な回路構成で、ＬＥＤモジュールに異常が生じたことを水上で認識可能とすることも求められている。
また、発光部が水中にある水中集魚灯においては、簡易な回路構成で、ＬＥＤモジュールに異常が生じたことを水上で認識可能とすることも求められている。
そこで、本発明は、上記課題が解消されたＬＥＤ照明装置およびＬＥＤ点灯装置を提供することを目的とする。
本発明のＬＥＤ照明装置は、複数個のＬＥＤ素子を直列に接続してなる単位直列モジュールを一または複数個有し、相互に並列に接続される複数個のＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールに直流電圧を供給する可変定電圧電源部と、前記ＬＥＤモジュールと一対一に接続され、前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧を制御対象電圧に変換する複数個のレベル変換回路と、前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧出力を制御して所望の光量で点灯させる調光制御回路と、を備えたＬＥＤ照明装置において、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値のみを検出し前記調光制御回路に入力する最大値検出回路を設け、前記調光制御回路が、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値を基準電圧と実質同一となるように制御することを特徴とする。
上記ＬＥＤ照明装置において、さらに、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最小値のみを検出する最小値検出回路と、最小値検出回路から入力された電流の最小値が断線判定基準値から閾値を超えて下回った場合に断線故障が発生したと判定する断線検出回路とを備えることを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、前記調光制御回路が、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流を一括制御することを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、前記調光制御回路は、ＰＷＭ信号によって前記ＬＥＤモジュールの光量を制御することを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、さらに、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最小値のみを検出する最小値検出回路と、最小値検出回路から入力された電流の最小値が断線判定基準値から閾値を超えて下回った場合に断線故障が発生したと判定する断線検出回路とを備えることを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、前記調光制御回路が、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流を一括制御することを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、前記調光制御回路は、ＰＷＭ信号によって前記ＬＥＤモジュールの光量を制御することを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、定格消費電力が２００Ｗ〜３０００Ｗであることを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、水中集魚灯であることを特徴としてもよく、さらに、前記ＬＥＤモジュールの点灯状況を多段階表示する点灯モニタ装置を備えることを特徴としてもよい。
上記ＬＥＤ照明装置において、水中集魚灯であることを特徴としてもよく、さらに、前記ＬＥＤモジュールの点灯状況を多段階表示する点灯モニタ装置を備えることを特徴としてもよい。
本発明のＬＥＤ点灯装置は、相互に並列に接続される複数個のＬＥＤモジュールに直流電圧を供給する可変定電圧電源部と、前記ＬＥＤモジュールと一対一に接続され、前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧を制御対象電圧に変換する複数個のレベル変換回路と、前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧出力を制御して所望の光量で点灯させる調光制御回路と、を備えたＬＥＤ点灯装置において、前記ＬＥＤモジュールが、複数個のＬＥＤ素子を直列に接続してなる単位直列モジュールを一または複数個有し、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値のみを検出し前記調光制御回路に入力する最大値検出回路を設け、前記調光制御回路が、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値を基準電圧と実質同一となるように制御することを特徴とする。
本発明によれば、簡易な保護回路により短絡または断線故障を検出し、正常なＬＥＤモジュールの損傷を回避することができるＬＥＤ照明装置およびＬＥＤ点灯装置を提供することが可能となる。
また、水中集魚灯であるＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤモジュールの異常を水上で認識することが可能となる。
また、水中集魚灯であるＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤモジュールの異常を水上で認識することが可能となる。
本発明の好ましい実施形態例に係るＬＥＤ照明装置を説明する。
《実施形態例１》
［構成］
図１は、実施形態例１に係るＬＥＤ照明装置の概要回路構成図である。本実施形態例のＬＥＤ照明装置は、直列に接続された多数個のＬＥＤ素子３１からなる単位直列モジュール２個を並列接続してなるＬＥＤモジュール３をＮ組備える回路構成である。本実施形態例では、単位直列モジュールを３６個のＬＥＤ素子により構成しているが、素子数は例示の個数に限定されず、例えば、１０〜５０個のＬＥＤ素子により単位直列モジュールを構成することが可能である。ＬＥＤ素子３１はパッケージタイプのものにより構成してもよいし、ＣＯＢ（chip on board）実装されたベアチップにより構成してもよい。
Ｎ組のＬＥＤモジュール３１〜３Ｎは並列に接続され、Ｎ組のレベル変換回路４１〜４Ｎがそれぞれ一対一で接続されている。ここで、Ｎは正の自然数であり、例えばＬＥＤモジュールの数は２〜３０個、好ましくは２〜１０個である。
《実施形態例１》
［構成］
図１は、実施形態例１に係るＬＥＤ照明装置の概要回路構成図である。本実施形態例のＬＥＤ照明装置は、直列に接続された多数個のＬＥＤ素子３１からなる単位直列モジュール２個を並列接続してなるＬＥＤモジュール３をＮ組備える回路構成である。本実施形態例では、単位直列モジュールを３６個のＬＥＤ素子により構成しているが、素子数は例示の個数に限定されず、例えば、１０〜５０個のＬＥＤ素子により単位直列モジュールを構成することが可能である。ＬＥＤ素子３１はパッケージタイプのものにより構成してもよいし、ＣＯＢ（chip on board）実装されたベアチップにより構成してもよい。
Ｎ組のＬＥＤモジュール３１〜３Ｎは並列に接続され、Ｎ組のレベル変換回路４１〜４Ｎがそれぞれ一対一で接続されている。ここで、Ｎは正の自然数であり、例えばＬＥＤモジュールの数は２〜３０個、好ましくは２〜１０個である。
ＬＥＤ素子３１は流れる電流に応じて光出力が変化するため、多数個のＬＥＤ素子３１は全て同一仕様のものを使用する。しかし、個体差のばらつきや雰囲気温度により順方向電圧が変動するため、同一仕様のものでも適正な順方向電流にばらつきが生じる。ＬＥＤ素子３１に流れる電流が最大定格を越えると破損したり、寿命が短くなったりするという問題が生じるため、本実施形態例ではＬＥＤモジュール３１〜３Ｎに流れる電流をモニタするためのレベル変換回路４１〜４Ｎを設けている。
図２に示すように、レベル変換回路４は、抵抗４１と、電流センシングアンプ４２と、トランジスタ４３と、抵抗４４および４５とを備えて構成される。
抵抗４１は定電流制御用のハイサイド側（高電位側）の検出抵抗である。
電流センシングアンプ４２は、抵抗４１の電圧に比例した定電流を発生させるため、トランジスタ４３のベースに電圧を供給する構成としている。
トランジスタ４３は、抵抗４１に流れる電流に比例した定電流を流すことを可能とするため、電流センシングアンプ４２と連動して動作する定電流回路を構成している。トランジスタ４３はＭＯＳＦＥＴに置き換えてもよい。
抵抗４４はＬＥＤ素子３１に流れる電流に比例した値を電圧に変換すると共に、ローサイド側（低電位側）の電位に変換するための抵抗である。
抵抗４５は電流をセンシングするための抵抗であり、電力損失を軽減させる観点から低い値（例えば１Ω）により構成している。
抵抗４１は定電流制御用のハイサイド側（高電位側）の検出抵抗である。
電流センシングアンプ４２は、抵抗４１の電圧に比例した定電流を発生させるため、トランジスタ４３のベースに電圧を供給する構成としている。
トランジスタ４３は、抵抗４１に流れる電流に比例した定電流を流すことを可能とするため、電流センシングアンプ４２と連動して動作する定電流回路を構成している。トランジスタ４３はＭＯＳＦＥＴに置き換えてもよい。
抵抗４４はＬＥＤ素子３１に流れる電流に比例した値を電圧に変換すると共に、ローサイド側（低電位側）の電位に変換するための抵抗である。
抵抗４５は電流をセンシングするための抵抗であり、電力損失を軽減させる観点から低い値（例えば１Ω）により構成している。
レベル変換回路４は、定電流を抵抗４４に流すことで制御対象電圧に変換を行い、ＬＥＤ素子３１の調光制御（０〜１００％の調光制御）を行う。例えば、可変定電圧電源９によりＬＥＤ素子３１に流れる電流を０〜０．７Ａの範囲で可変して０〜１００％の調光制御を行う場合、レベル変換回路４側では、抵抗４１を１ｋΩで構成して０〜０．７ｍＡの定電流とし、この定電流を抵抗４４に流すことで制御対象電圧に変換を行う。この場合、抵抗４４は可能な範囲で高い抵抗値（例えば、１ｋ〜１０ｋΩ）とすることで、微小な電流領域までの制御動作が可能となる。
例えば、抵抗４４を１０ｋΩとした場合、抵抗４１には０〜０．７ｍＡが流れるため、抵抗４４の両端には０〜７Ｖの電圧が発生する。この電圧には多くのノイズが含まれているため、抵抗５１とコンデンサ５２からなるローパスフィルタを介して電流検出アンプ５３に入力され、電流検出アンプ５３の出力は、最大値検出回路１３および最小値検出回路１５に接続される。ローパスフィルタ回路５は、このローパスフィルタおよび電流検出アンプ５３から構成される。
例えば、抵抗４４を１０ｋΩとした場合、抵抗４１には０〜０．７ｍＡが流れるため、抵抗４４の両端には０〜７Ｖの電圧が発生する。この電圧には多くのノイズが含まれているため、抵抗５１とコンデンサ５２からなるローパスフィルタを介して電流検出アンプ５３に入力され、電流検出アンプ５３の出力は、最大値検出回路１３および最小値検出回路１５に接続される。ローパスフィルタ回路５は、このローパスフィルタおよび電流検出アンプ５３から構成される。
好ましい態様のレベル変換回路４は、各ＬＥＤモジュール３と一対一で接続されるローパスフィルタ回路５を備えている。後述するように、調光レベルを数％以下とした場合にはノイズの影響が大きいため、ローパスフィルタ回路５により周波数が高いところに存在するノイズ成分をカットする。
ローパスフィルタ回路５は、検出抵抗５１と、コンデンサ５２と、を備えて構成される。検出抵抗５１は、例えば１０ｋΩの抵抗器により構成される。
コンデンサ５２は、例えば０．１μＦのコンデンサにより構成される。
出力アンプ５３は、インピーダンス変換用として構成しており、増幅された出力信号を最大値検出回路１３に入力する。
ローパスフィルタ回路５は、検出抵抗５１と、コンデンサ５２と、を備えて構成される。検出抵抗５１は、例えば１０ｋΩの抵抗器により構成される。
コンデンサ５２は、例えば０．１μＦのコンデンサにより構成される。
出力アンプ５３は、インピーダンス変換用として構成しており、増幅された出力信号を最大値検出回路１３に入力する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、フライバック式コンバータであり、ＰＷＭ変調器８によりパルス信号をパワーデバイス（例えばＭＯＳＦＥＴ）のゲートに入力し、各ＬＥＤモジュールに適正な直流電圧を供給する役割をする。例えば、各ＬＥＤモジュールの単位直列モジュールの素子数が３６個であり、ＬＥＤ素子３１の順方向電圧を３．５Ｖと仮定すると、１００％点灯に必要な供給電圧は１２６Ｖであり、また、消灯状態ではＬＥＤ素子の順方向電圧は２．５Ｖ以下であるため供給電圧は９０Ｖ程度となるところ、調光設定範囲に応じて出力電圧を可変する構成としている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６およびＡＣ／ＤＣコンバータ７が、可変定電圧電源９を構成する。なお、定電流電源は、ＬＥＤモジュールの故障時に他の各ＬＥＤモジュールの電流値が増えてしまうという課題があるため採用しえない。
ＰＷＭ変調器８は、パルス波のデューティー比を変化させて変調するパルス幅変調（pulse width modulation）を行うことで、全発光光量を０〜１００％の間で調整する。実施形態例１のＬＥＤ照明装置は水中集魚灯であり、ＰＷＭ信号の周波数は例えば１００ｋＨｚである。この水中集魚灯は、最初は１００％の光量で広範囲の魚を集め、徐々に光量減らすことで魚を集約し、最終的には０％まで調光する用途に用いられる。
調光設定回路１１は、調光信号としての電圧信号（例えば０〜７Ｖ）を、調光制御アンプ１２に基準電圧として入力する。一方で調光制御アンプ１２には、各ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎの負荷電流の最大値に対応した電圧信号が入力され、基準電圧と実質同一となるように制御される。このような制御を調光制御アンプ１２で行うことで、ＬＥＤモジュール１〜Ｎのいずれかに過電流が発生した場合には、ＬＥＤモジュール全体の出力を抑えて、ＬＥＤ素子３１が損傷することを防ぐよう作用する。図３に示す調光制御回路１０は、調光設定回路１１と調光制御アンプ１２とから構成され、可変定電圧電源９と接続される。本実施形態例ではＬＥＤモジュール毎の電流値制御は行わず、電源電圧は一括での制御となる。ＬＥＤモジュール毎の電流値制御を行うためには、モジュール数と同数の電源が必要となり、高コストとなるからである。
最大値検出回路１３は、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎに流れる電流の最大値を検出するための回路であり、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎと一対一で接続されたＮ個の最大値検出アンプを備えている。最大値検出回路１３は、Ｎ個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値のみを検出し、この最大値の電流に対して、調光設定回路１１からの調光信号に基づいて調光制御アンプ１２により制御が行われる。その結果、各ＬＥＤモジュールの電流は調光設定に基づく電流値以下となり、ＬＥＤ素子の短絡や断線に伴う負荷変動があった場合にも適正な条件で全てのＬＥＤを駆動することが可能となる。
最大値検出回路１３は、図４に示すように、Ｎ個の最大値検出アンプと、最大値検出アンプの出力に順方向に接続されたＮ個のダイオードを備えており、Ｎ個のダイオードの出力は一点で検出用抵抗を介して最大値検出アンプのグランドに接続されている。Ｎ個の最大値検出アンプの内、最も出力電圧の高い最大値検出アンプの電流のみが検出用抵抗に流れ、その他の最大値検出アンプは入力電圧に対してダイオードのカソード側の電圧が高いため逆バイアス状態となり、電流は流れない。よって、最大値となる電圧が入力された最大値検出アンプのみが動作することで、最大値の電流信号の検出が可能となる。
過電流検出回路１４は、最大値（ＯＵＴ−ＭＡＸ）が基準値以上（例えば、目標電流値の＋３０％）となった場合に過電流有りと判定する。調光設定に基づく基準値により各ＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値を比較制御する方式であるため、基準値よりも多くの電流値が検出された場合は、過電流が発生していると判定し、照明装置に異常があるとして異常表示ランプを点滅させる。例えば、１００％点灯時の各ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎの電流値が０．７Ａであり、過電流検出回路１４への入力電圧が７Ｖである場合、過電流判定基準値を１０Ｖに設定しておけば、１００％点灯は過電流としては検出されない。一方、各ＬＥＤモジュールの電流の最大値が１．０Ａを超えた場合には、過電流として検知される。過電流があると、最大値検出回路１３および調光制御アンプ１２により、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎの出力が全体的に下げられる。
最小値検出回路１５は、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎのうち、断線により電流が流れなくなったＬＥＤモジュールを検出するためのものであり、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎと一対一で接続されたＮ個の最小値検出アンプを備えている。最小値検出回路１５は、Ｎ個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最小値のみを検出し、断線検出回路１６に出力する。本実施形態例では、断線判定基準値に対して７０％を下回った場合に断線故障が発生したと判定しているが、調光範囲の１％以下の場合は断線故障の判定対象外としている。また、本実施形態例では、ＬＥＤ素子３１の損傷による断線の場合と、電源を供給しているケーブル側の断線も含めた形で照明装置の断線故障を検出している。
最小値検出回路１５は、図５に示すように、Ｎ個の最小値検出アンプと、Ｎ個の最小値検出アンプの出力に逆方向に接続されたダイオードを備えており、Ｎ個のダイオードの出力は一点で検出用抵抗を介して最小値検出アンプのグランドに接続されている。Ｎ個の最小値検出アンプの内、最も出力電圧の低い最小値検出アンプの電流のみが検出用抵抗に流れ、その他の最小値検出アンプは入力電圧に対してダイオードのカソード側の電圧が低いため逆バイアス状態となり、電流は流れない。よって、最小値となる電圧が入力された最小値検出アンプのみが動作することで、最小値の電流信号の検出が可能となる。
断線検出回路１６は、最小値（ＯＵＴ−ＭＩＮ）が基準値以下（例えば、下限の電流値の−５０％）となった場合に断線有りと判定する。断線検出回路１６は、断線があると判定した場合には、リモコン部８０の異常表示ランプを点滅させる。断線時には負荷が減り電流が増えるが、最大値検出回路１３および調光制御アンプ１２により、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎの出力が全体的に下げられる。
＜回路保護機能＞
１つのＬＥＤモジュール３ｉが断線故障した場合、一般的にはその分、他の正常なＬＥＤモジュール（３１〜３ｉ−１および３ｉ＋１〜３Ｎ）の電流が増加し、設定電流よりも多く電流が流れると考えられる。本実施形態例では、負荷の条件が変化した場合でも常に各ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎに流れる電流の最大値を調光設定値に合わせ込む方式であり、断線の無いＬＥＤモジュール（３１〜３ｉ−１および３ｉ＋１〜３Ｎ）の出力上昇を抑える制御をすることで各ＬＥＤ素子３１に過大な電流が流れないようにし、保護することが可能である。
１つのＬＥＤモジュール３ｉが断線故障した場合、一般的にはその分、他の正常なＬＥＤモジュール（３１〜３ｉ−１および３ｉ＋１〜３Ｎ）の電流が増加し、設定電流よりも多く電流が流れると考えられる。本実施形態例では、負荷の条件が変化した場合でも常に各ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎに流れる電流の最大値を調光設定値に合わせ込む方式であり、断線の無いＬＥＤモジュール（３１〜３ｉ−１および３ｉ＋１〜３Ｎ）の出力上昇を抑える制御をすることで各ＬＥＤ素子３１に過大な電流が流れないようにし、保護することが可能である。
実施形態例１では、図３に示すように、電流の最大値と最小値を計測することにより、過電流および断線の判定を行っている。
ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎに流れる過電流を検出する回路構成としては、個々のグループ毎に過電流検出回路１４を設ける構成が考えられるが、検出回路をＬＥＤモジュールと同数設けることが必要となり、回路が複雑になるとともにコストアップの問題が生じる。そこで、実施形態例１では、各ＬＥＤモジュールに流れる電流を一括モニタし、その最大値のみを検出することで過電流を検出するための回路数を大幅に減少し、コストアップの問題を解決している。
同様に、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎの断線についても各ＬＥＤモジュールに流れる電流を一括モニタし、その最小値のみを検出することで回路数を大幅に減少し、コストアップの問題を解決している。
ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎに流れる過電流を検出する回路構成としては、個々のグループ毎に過電流検出回路１４を設ける構成が考えられるが、検出回路をＬＥＤモジュールと同数設けることが必要となり、回路が複雑になるとともにコストアップの問題が生じる。そこで、実施形態例１では、各ＬＥＤモジュールに流れる電流を一括モニタし、その最大値のみを検出することで過電流を検出するための回路数を大幅に減少し、コストアップの問題を解決している。
同様に、ＬＥＤモジュール３１〜３Ｎの断線についても各ＬＥＤモジュールに流れる電流を一括モニタし、その最小値のみを検出することで回路数を大幅に減少し、コストアップの問題を解決している。
《実施形態例２》
実施形態例２に係るＬＥＤ照明装置は、図６に示すように、回路部６０と、発光部７０と、リモコン部８０とを主要な構成要素とする。発光部７０とリモコン部８０とがＬＥＤ点灯装置を構成する。
実施形態例２に係るＬＥＤ照明装置は、図６に示すように、回路部６０と、発光部７０と、リモコン部８０とを主要な構成要素とする。発光部７０とリモコン部８０とがＬＥＤ点灯装置を構成する。
回路部６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１および電源制御部６２が実装された基板６３と、点滅周期設定スイッチ６４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６５と、電流検知回路６６とを主要な構成要素とし、これらは防水仕様のボックスに収納されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、複数の電源装置（例えば、２４０Ｗ・３６Ｖの電源装置４台）から供給される１４４Ｖの直流電圧を調光設定が１００％時には、１２６Ｖまで降圧して発光部７０に供給する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、複数の電源装置（例えば、２４０Ｗ・３６Ｖの電源装置４台）から供給される１４４Ｖの直流電圧を調光設定が１００％時には、１２６Ｖまで降圧して発光部７０に供給する。
電源制御部６２は、ＰＷＭ変調装置と、調光制御装置と、断線判定装置と、異常検知装置と、点灯モニタ装置と、パルス点灯装置とを備えている。
ＰＷＭ変調装置は、実施形態例１と同様のＰＷＭ変調回路により実現される。実施形態例２のＬＥＤ照明装置も水中集魚灯であり、水中灯の全発光光量を０〜１００％の間で調整する。なお、実施形態例２のＬＥＤ照明装置は、発光部７０を取り付け可能な支持部材を気中に設ければ、同様の回路構成のまま気中集魚灯として使用することも可能である。
ＰＷＭ変調装置は、実施形態例１と同様のＰＷＭ変調回路により実現される。実施形態例２のＬＥＤ照明装置も水中集魚灯であり、水中灯の全発光光量を０〜１００％の間で調整する。なお、実施形態例２のＬＥＤ照明装置は、発光部７０を取り付け可能な支持部材を気中に設ければ、同様の回路構成のまま気中集魚灯として使用することも可能である。
調光制御装置は、調光設定回路１１、調光制御アンプ１２、最大値検出回路１３および過電流検出回路１４により実現され、いずれの要素も実施形態例１と同様の構成である。６個の最大値検出回路１３により６個のＬＥＤモジュール７１を流れる電流値の最大値のみを検出し、過電流検出回路１４は最大値が基準値以上（例えば、目標電流値の＋１０％）となった場合に過電流有りと判定する。過電流有りと判定された場合には、電流量を制御することで過電流発生時のＬＥＤ素子３１の損傷を回避すると共に、リモコン部８０で過電流発生を知らせる警告が出力される。
断線判定装置は、実施形態例１と同様であり（図３参照）、断線検出回路１４および最小値検出回路１５により実現される。６個の最小値検出回路１５により６個のＬＥＤモジュール７１を流れる電流値の最小値のみを検出し、断線検出回路１６は最小値が基準値以下（例えば、目標電流値の−３０％）となった場合に断線と判定する。断線有りと判定された場合には、リモコン部８０で断線を知らせる警告が出力される。
異常検知装置は、過電流、断線、ＬＥＤ基板温度異常を検出する。過電流および断線が検出された場合は、故障ランプを点滅動作させる。また、ＬＥＤ基板温度が異常に上昇した場合には、サーマルガード７２が動作し、故障ランプが点灯表示する。
点灯モニタ装置は、水没させて使用する水中集魚灯では船上から点灯状況が把握できないところ、点灯状況を確認するためのものである。本実施形態例では、５％以下、２０％、４０％、６０％、８０〜１００％の５段階により点灯表示する仕様としている。特に、５％以下の場合には表示灯の明るさが調光制御と連動しており、消灯までの間の明るさをモニタ可能な構成としている。
パルス点灯装置は、点滅周期設定スイッチ６４を備えており、予め設定された複数のパルスパターンから、パルス点灯周期を選択することを可能としている。
パルス点灯装置は、点滅周期設定スイッチ６４を備えており、予め設定された複数のパルスパターンから、パルス点灯周期を選択することを可能としている。
ＡＣ／ＤＣコンバータ６５は、電源制御部６２を駆動するための制御用電源装置と、水中集魚灯を点灯するための点灯用電源装置とから構成される。点灯用電源装置と制御用電源装置とは兼用してもよいし、別体としてもよい。本実施形態例では三個の同一仕様の電源装置（定格電力２４０Ｗ、直流電圧４８Ｖ）を直列接続することにより出力１４４Ｖの点灯用電源装置を構成したが電源装置の個数はこれに限定されず、例えば四個の３６Ｖの電源装置を直列接続することにより１４４Ｖの出力を得てもよい。
発光部７０は、７２個のＬＥＤ素子を具備するＬＥＤモジュール７１を６個備えており、各ＬＥＤモジュール７１は並列に接続されている。各ＬＥＤモジュール７１は、３６個のＬＥＤ素子を直列に接続した単位直列モジュール２個を並列接続して構成されている。ＬＥＤ素子は、電流値の最大定格が０．７Ａ、順電圧が３．５Ｖ（Ｉｆ＝０．３５Ａ）であり、全て同一仕様のものを使用している。発光部７０の全光束は３９，０００ｌｍ、定格消費電力は約６００Ｗ、耐水深は３００ｍである。定格消費電力は例示のものに限定されず、例えば２００Ｗ〜３０００Ｗの範囲のものを構成することが技術的には可能である。
サーマルガード７２は、基板温度が高温になると電力供給をシャットダウンし、所定時間経過後に電力供給を再開する間欠制御を行う。サーマルガード７２が作動すると、リモコン部８０でサーマルガード７２の作動を知らせる警告が出力される。ケーブル７３は、例えば２５〜３００ｍの長さであり、船内に配置される回路部６０と発光部７０とを電気的に接続する。
リモコン部８０は、回路部６０と電気的に接続され、回路部６０および発光部７０を制御することが可能である。上述したように、リモコン部８０は調光モニタ８２に、過電流、断線およびサーマルガード作動の警告を出力するので、漁業従事者は船内で回路部６０および発光部７０の異常を知ることが可能である。より詳細には、エラー表示ＬＥＤ８１に、警告が表示される。これに加え、スピーカにより音で警告を出力するようにしてもよい。発光部７０は視認不能な海中に位置することが想定されるところ、発光部７０の異常を船内で知ることができることの意義は大きい。なお、発光部７０を気中に配置した場合においても、発光部７０の異常を直ちには視認できない場所にいるリモコン部８０の操作者が、発光部７０の異常を知ることができるという効果が奏される（かかる効果は集魚灯に限定されず、例えば投光器においても認められるものである。）。
調光設定ボリューム８３は、つまみ式の可変抵抗器であり、全発光光量を０〜１００％の間で調整することが可能である。
調光設定ボリューム８３は、つまみ式の可変抵抗器であり、全発光光量を０〜１００％の間で調整することが可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。
３ ＬＥＤモジュール
４ レベル変換回路
５ ローパスフィルタ回路
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ ＡＣ／ＤＣコンバータ
８ ＰＷＭ変調器
９ 可変定電圧電源
１０ 調光制御回路
１１ 調光設定回路
１２ 調光制御アンプ
１３ 最大値検出回路
１４ 過電流検出回路
１５ 最小値検出回路
１６ 断線検出回路
３１ ＬＥＤ素子
４１，４４，４５ 抵抗
４２ 電流センシングアンプ
４３ トランジスタ
５１ 抵抗
５２ コンデンサ
５３ 電流検出アンプ
６０ 回路部
６１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６２ 電源制御部
６３ 基板
６４ 点滅周期設定スイッチ
６５ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６６ 電流検知回路
７０ 発光部
７１ ＬＥＤモジュール
７２ サーマルガード
７３ ケーブル
８０ リモコン部
８１ エラー表示ＬＥＤ
８２ 調光モニタ
８３ 調光設定ボリューム
４ レベル変換回路
５ ローパスフィルタ回路
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ ＡＣ／ＤＣコンバータ
８ ＰＷＭ変調器
９ 可変定電圧電源
１０ 調光制御回路
１１ 調光設定回路
１２ 調光制御アンプ
１３ 最大値検出回路
１４ 過電流検出回路
１５ 最小値検出回路
１６ 断線検出回路
３１ ＬＥＤ素子
４１，４４，４５ 抵抗
４２ 電流センシングアンプ
４３ トランジスタ
５１ 抵抗
５２ コンデンサ
５３ 電流検出アンプ
６０ 回路部
６１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６２ 電源制御部
６３ 基板
６４ 点滅周期設定スイッチ
６５ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６６ 電流検知回路
７０ 発光部
７１ ＬＥＤモジュール
７２ サーマルガード
７３ ケーブル
８０ リモコン部
８１ エラー表示ＬＥＤ
８２ 調光モニタ
８３ 調光設定ボリューム
Claims (8)
- 複数個のＬＥＤ素子を直列に接続してなる単位直列モジュールを一または複数個有し、相互に並列に接続される複数個のＬＥＤモジュールと、
前記ＬＥＤモジュールに直流電圧を供給する可変定電圧電源部と、
前記ＬＥＤモジュールと一対一に接続され、前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧を制御対象電圧に変換する複数個のレベル変換回路と、
前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧出力を制御して所望の光量で点灯させる調光制御回路と、を備えたＬＥＤ照明装置において、
前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値のみを検出し前記調光制御回路に入力する最大値検出回路を設け、
前記調光制御回路が、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値を基準電圧と実質同一となるように制御することを特徴とするＬＥＤ照明装置。 - さらに、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最小値のみを検出する最小値検出回路と、最小値検出回路から入力された電流の最小値が断線判定基準値から閾値を超えて下回った場合に断線故障が発生したと判定する断線検出回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
- 前記調光制御回路が、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流を一括制御することを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。
- 前記調光制御回路は、ＰＷＭ信号によって前記ＬＥＤモジュールの光量を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
- 定格消費電力が２００Ｗ〜３０００Ｗであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
- 水中集魚灯であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
- さらに、前記ＬＥＤモジュールの点灯状況を多段階表示する点灯モニタ装置を備えることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
- 相互に並列に接続される複数個のＬＥＤモジュールに直流電圧を供給する可変定電圧電源部と、
前記ＬＥＤモジュールと一対一に接続され、前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧を制御対象電圧に変換する複数個のレベル変換回路と、
前記可変定電圧電源部から供給される直流電圧出力を制御して所望の光量で点灯させる調光制御回路と、を備えたＬＥＤ点灯装置において、
前記ＬＥＤモジュールが、複数個のＬＥＤ素子を直列に接続してなる単位直列モジュールを一または複数個有し、
前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値のみを検出し前記調光制御回路に入力する最大値検出回路を設け、
前記調光制御回路が、前記複数個のＬＥＤモジュールに流れる電流の最大値を基準電圧と実質同一となるように制御することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
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2014
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